Расчет и выбор ИБП для лифтового оборудования административных комплексов

Расчет и выбор ИБП для лифтового оборудования административных комплексов

Обеспечение бесперебойного электропитания лифтовых систем в высотных зданиях представляет собой комплексную инженерную задачу, требующую учета динамических нагрузок, пусковых токов и режимов рекуперации энергии. Мы имеем многолетний опыт проектирования и внедрения систем бесперебойного питания для вертикального транспорта в административных и офисных комплексах, включая решения для зданий высотой более 100 метров. Рассмотрим технические аспекты выбора ИБП для лифтового оборудования на основе действующих нормативов и практического опыта реализованных проектов.

Обратите внимание: Представленные в материале расчеты являются примерными и служат для понимания общих принципов подбора ИБП для лифтового оборудования. Фактические параметры системы бесперебойного питания определяются на основе технического обследования объекта, анализа паспортных данных конкретных лифтовых установок и режимов их эксплуатации. Для разработки индивидуального решения обращайтесь к нам — наши специалисты проведут необходимые измерения и расчеты с учетом специфики вашего объекта.

Нормативные требования к электроснабжению лифтов

Согласно ГОСТ Р 53780-2010 и Техническому регламенту Таможенного союза ТР ТС 011/2011, лифты в административных зданиях классифицируются по категориям надежности электроснабжения:

I категория — лифты для транспортировки пожарных подразделений, лифты в зданиях высотой более 16 этажей. Перерыв электроснабжения допускается на время автоматического ввода резерва (не более 1 секунды).

II категория — пассажирские лифты в зданиях от 6 до 16 этажей, грузовые лифты. Допустимый перерыв — время, необходимое для включения резерва дежурным персоналом.

СП 256.1325800.2016 устанавливает требование обеспечить работу не менее двух лифтов в каждой секции высотного здания от резервного источника питания, включая ИБП или дизель-генераторную установку.

Характер нагрузки лифтовых установок

Лифтовое оборудование создает специфическую нагрузку, существенно отличающуюся от статических потребителей. Основные особенности:

Пусковые токи

При запуске двигателя лифтовой лебедки возникают значительные пусковые токи:

$I_{\mathrm{пуск}}=k_{п}\times I_{\mathrm{ном}}$

где:

• kп — коэффициент пускового тока (5-7 для асинхронных двигателей без частотного преобразователя, 1,5-2 с частотным преобразователем)
• Iном — номинальный ток двигателя

Для лифта с двигателем 15 кВт (Iном ≈ 28 А при 380 В):

• Без частотного преобразователя: Iпуск = 6 × 28 = 168 А
• С частотным преобразователем: Iпуск = 1,8 × 28 = 50,4 А

Цикличность нагрузки

Типовой цикл работы пассажирского лифта включает:

• Разгон (3-5 секунд) — 120-150% номинальной мощности
• Установившееся движение (10-30 секунд) — 80-100% мощности
• Торможение (3-5 секунд) — режим рекуперации до 40% мощности
• Стоянка (15-60 секунд) — 5-10% мощности (освещение, управление)

Средневзвешенная мощность за цикл:

$P_{\mathrm{ср}}=\frac{\Sigma (P_i\times t_i)}{T}$

где Pi — мощность на i-м участке, ti — длительность участка, T — общее время цикла.

Влияние частотных преобразователей на качество электроэнергии

Современные лифты оснащаются частотными преобразователями для плавного пуска и точного позиционирования кабины. Однако преобразователи частоты генерируют высшие гармоники тока, искажающие форму синусоиды:

$\mathrm{THDi}=\frac{\sqrt{\Sigma \left(I_n^2\right)}}{I_1}\times 100\%$

где In — действующее значение n-й гармоники, I1 — основная гармоника.

Типовые значения THDi для лифтовых преобразователей:

• 6-пульсный выпрямитель: 30-40%
• 12-пульсный выпрямитель: 10-15%
• С активным фильтром: менее 5%

Действующее значение тока с учетом гармоник:

$I_{\mathrm{rms}}=I_1\times \sqrt{1+{\left(\frac{\mathrm{THDi}}{100}\right)}^2}$

При THDi = 35% и I1 = 28 А: Irms = 28 × √(1 + 0,35²) = 28 × 1,06 = 29,7 А

Это увеличение тока необходимо учитывать при выборе мощности ИБП и сечения кабелей.

Расчет мощности ИБП для группы лифтов

При определении требуемой мощности ИБП для нескольких лифтов применяется коэффициент одновременности, учитывающий вероятность одновременной работы:

$k_{\mathrm{одн}}=(\mathrm{0,8}+\frac{\mathrm{0,2}}{\sqrt{n}})$

где n — количество лифтов.

Для здания с 10 пассажирскими лифтами по 15 кВт:

1. Коэффициент одновременности: kодн = 0,8 + 0,2/√10 = 0,863
2. Суммарная активная мощность: P = 10 × 15 × 0,863 = 129,5 кВт
3. Полная мощность с учетом cosφ = 0,8: S = P/cosφ = 129,5/0,8 = 162 кВА
4. С учетом пусковых токов (коэффициент 1,3): Sибп = 162 × 1,3 = 211 кВА
5. Рекомендуемая мощность ИБП: 250 кВА (ближайший типоразмер)

Режим рекуперации энергии

При движении полной кабины вниз или пустой кабины вверх двигатель лифта переходит в генераторный режим. Рекуперируемая мощность:

$P_{\mathrm{rec}}=\frac{m\times g\times v\times \eta }{1000}$

где:

• m — разность масс (кабина с грузом минус противовес), кг
• g — ускорение свободного падения (9,81 м/с²)
• v — скорость движения, м/с
• η — КПД системы (0,75-0,85)

Для лифта грузоподъемностью 1000 кг, при загрузке 800 кг и скорости 1,6 м/с: Prec = (400 × 9,81 × 1,6 × 0,8) / 1000 = 5,02 кВт

ИБП должен быть способен принять обратный поток мощности без перехода в аварийный режим. Решения ENTEL серии MPX-L имеют встроенную функцию работы с регенеративными нагрузками.

Особенности выбора ИБП для лифтового оборудования

На основе опыта "Юниджет" по установке ИБП в административных комплексах выделим ключевые требования:

Перегрузочная способность

ИБП должен выдерживать кратковременные перегрузки:

• 125% в течение 10 минут
• 150% в течение 60 секунд
• 200% в течение 100 мс (пусковые токи)

Системы ENTEL HPX-L обеспечивают перегрузку до 150% в течение 1 минуты, что достаточно для большинства лифтовых применений.

Входной коэффициент мощности и THDi

Для минимизации искажений в питающей сети ИБП должен иметь:

• Входной коэффициент мощности не менее 0,99
• Входной THDi менее 3%
• Выходной THDu менее 2% при линейной нагрузке

Время автономной работы

СП 256.1325800.2016 требует обеспечить эвакуацию людей из лифтов при отключении электропитания. Минимальное время автономной работы:

$t_{\mathrm{авт}}=\frac{H}{v}\times k$

где:

• H — высота подъема, м
• v — номинальная скорость, м/с
• k — коэффициент запаса (1,5-2)

Для 30-этажного здания (H = 100 м, v = 2,5 м/с): tавт = (100/2,5) × 1,5 = 60 секунд

С учетом времени на открытие дверей и эвакуацию рекомендуется обеспечить не менее 5 минут автономной работы.

Интеграция с системами управления зданием

Современные ИБП для лифтовых систем интегрируются с BMS (Building Management System) здания через протоколы:

• Modbus RTU/TCP
• SNMP v3
• BACnet

Система мониторинга отслеживает:

• Текущую нагрузку и запас мощности
• Состояние батарей и прогноз их замены
• Историю аварийных событий
• Качество электроэнергии (THD, коэффициент мощности)

"Юниджет" реализовал интеграцию ИБП с системой диспетчеризации в административном здании энергетического холдинга, где 12 лифтов мощностью 600 кВА получают питание от модульной системы ENTEL с резервированием N+1.

Типовые ошибки при проектировании

1. Недоучет коэффициента мощности нагрузки. Частотные преобразователи без корректора имеют cosφ = 0,6-0,7, что требует завышения мощности ИБП на 30-40%.
2. Игнорирование режима рекуперации. Стандартные ИБП могут уйти в защиту при обратном потоке мощности более 10% от номинала.
3. Неправильный выбор типа батарей. Для динамических нагрузок предпочтительны AGM батареи с низким внутренним сопротивлением.
4. Отсутствие селективности защит. Автоматы на выходе ИБП должны иметь временную задержку для отстройки от пусковых токов.

Рекомендации по внедрению

1. Проведите измерения реальной нагрузки действующих лифтов анализатором качества электроэнергии в течение суток.
2. Разделите лифты по приоритетам: пожарные лифты — отдельная группа ИБП с максимальным временем автономии.
3. Применяйте модульную архитектуру для возможности наращивания мощности без остановки системы.
4. Используйте выходные трансформаторы для гальванической развязки при наличии утечек в лифтовом оборудовании.
5. Организуйте байпас с контакторной схемой для возможности обслуживания ИБП без остановки лифтов.

Правильный расчет и выбор ИБП для лифтового оборудования — залог безопасной эксплуатации высотного здания. Специалисты "Юниджет" готовы провести обследование вашего объекта и предложить оптимальное решение с учетом особенностей лифтового хозяйства и требований нормативных документов.